Patrones de tomate

Patrones de tomate: resistencia variable frente al nematodo Meloidogyne
L. Cortada1, F. J. Sorribas2, C. Ornat2, I. Kaloshian3, and S. Verdejo-Lucas1
1
IRTA. Protecció Vegetal. Crta. de Cabrils Km 2. 08348 Cabrils, Barcelona.
2
Departament d’Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia. Universitat Politècnica de
Catalunya. Campus Baix Llobregat, Edifici ESAB, Av. Canal Olímpic s/n. 08860 Barcelona.
3
Departmento de Nematología, Universidad de California. Riverside, California, 92521, Estados
Unidos
Resumen
Los patrones de tomate se han propuesto como una alternativa no química al uso del bromuro
de metilo. En este estudio se evaluó la respuesta de resistencia de diez patrones de tomate
(comerciales y experimentales) a nematodos del género Meloidogyne mediante un ensayo de
campo realizado en un invernadero de plástico cuyo suelo se hallaba infestado por Meloidogyne
javanica. Al finalizar la campaña agrícola (marzo a julio), siete de los patrones ensayados
mostraron altos niveles de resistencia, uno presentó resistencia intermedia y dos resultaron ser
susceptibles al nematodo.
Introducción
Los cultivares de tomate resistentes portadores del gen Mi son eficaces para el control de
nematodos fitoparástios del género Meloidogyne spp. y se pueden cultivar en suelos infestados
sin que se produzca una reducción significativa del rendimiento del cultivo (Philis y Vakis,
1977; Rich y Olson, 1999; Sorribas et al., 2005). La resistencia vegetal también tiene un efecto
beneficioso en los sistemas de rotación que introducen cultivos susceptibles al nematodo (Ornat
et al., 1997), no comporta costes adicionales para el agricultor y resulta especialmente indicada
en sistemas de producción sostenible como la producción integrada y la agricultura ecológica.
Así, el Reglamento de la Producción Integrada de Cultivos Hortícolas Protegidos del año 2007
insta a emplear, siempre que sea posible, el uso de cultivares resistentes o tolerantes a las
enfermedades asociadas a cada cultivo. La mayor limitación que presenta la resistencia en
tomate es que ésta deja de ser funcional cuando la temperatura del suelo supera los 28ºC. En
estas condiciones, el nematodo se reproduce en las plantas resistentes igual que en las
susceptibles.
Sin embargo, a pesar de las ventajas citadas, el uso de tomates resistentes todavía no
está ampliamente extendido como herramienta de control. Este hecho se debe a que ciertas
variedades de tomate resistente no son demasiado apreciadas por los consumidores (ej. la piel
del tomate resulta demasiado dura) y a la demanda creciente de los propios productores de
variedades con alto rendimiento o con cualidades específicas (ej. tomates tipo Cherry o Raff).
Así pues, una forma de aunar los intereses de loa agricultores y de los consumidores y de
superar las pérdidas causadas por los nematodos en tomate es el injerto de los cultivares
susceptibles en patrones resistentes. En la actualidad, el injerto de hortalizas está en expansión
en Europa y ha sido adoptado como una alternativa no química al uso del bromuro de metilo en
numerosos países. Las plantas injertadas, incrementan el vigor y el crecimiento de las plantas
(Fig. 1a) y el rendimiento del cultivo en condiciones de estrés (ej. bajas temperaturas, salinidad
o exceso de agua) (Ioannou, 2001; Miguel, 2002; Lee, 2003). Los patrones de tomate además
incorporan resistencia frente a otros patógenos como hongos y virus (Marín, 2005). En
concreto, se han empleado para combatir al hongo Pyrenochaeta lycopersici, causante del
acorchado de las raíces. Sin embargo, la información disponible sobre la capacidad de los
patrones de tomate de controlar el nematodo agallador se limita a unos pocos estudios que
señalan grandes diferencias entre patrones respecto a la infectividad y reproducción del
nematodo en los mismos (Graf et al., 2001; Miguel, 2002; López-Pérez et al., 2006; VerdejoLucas y Sorribas, 2008). Cortada et al. (2008) compararon la resistencia de un conjunto de
patrones de tomate en condiciones controladas encontrando que ciertos patrones respondían
consistentemente como altamente resistentes y otros, como completamente susceptibles. Así
pues, el objetivo de este trabajo fue evaluar la respuesta de resistencia frente a Meloidogyne
javanica de este conjunto de patrones de tomate en condiciones de campo bajo cubierta de
plástico.
a b Figura 1 Evaluación de la respuesta de resistencia de patrones de tomate frente a
Meloidogyne javanica en un invernadero con cubierta de plástico. (a) Comparación del
vigor de una planta del patrón Maxifort sin injertar y del cultivar susceptible Durinta.
Como puede observarse, el patrón (en segundo plano) presenta un elevado porte y
frondosidad con hojas muy grandes y extensas comparado con el cultivar (primer
plano). (b) Vista general del invernadero con cubierta de plástico en el que se llevó a
cabo el experimento.
Material y métodos
Se ensayaron diez patrones de tomate, disponibles comercialmente o en fase experimental,
cuyas principales características se describen en la Tabla 1. El estudio se realizó en un
invernadero de plástico con un historial de problemas causados por M. javanica. Cada parcela
experimental (3,4 m × 1 m) se compuso de dos hileras con seis plantas por hilera espaciadas 50
cm dentro de cada fila y de 55 cm entre hileras (Fig. 1b). Los cultivares de tomate resistente
Monika y Caramba y el susceptible Durinta se incluyeron como controles de referencia frente al
nematodo. Para determinar los niveles iniciales de infestación del suelo del invernadero, se
recogieron muestras de cada una de las parcelas experimentales antes del trasplante (Cortada et
al., 2008), detectándose unos niveles promedio de infestación de 2050 ± 900 de juveniles
infectivos (J2) del nematodo en 250 cm3 de suelo. Las plántulas de los patrones sin injertar se
trasplantaron el 15 de marzo y el cultivo se mantuvo hasta el 19 de julio de 2007. Al finalizar el
ensayo, se determinó el índice de agallas (IA) como medida de la severidad de la enfermedad:
las plantas fueron arrancadas del suelo con la máxima cantidad de raíces, se examinaron y se
indexaron en base a una escala de 0 a 10, donde 0 equivalía a una planta sana con un sistema
radical libre de agallas y 10 indicaba la muerte de las raíces y de las plantas infectadas (Zeck,
1971). Para evaluar la respuesta de resistencia de los patrones se determinó la reproducción del
nematodo (huevos por gramo de raíz) mediante la maceración de las raíces (Cortada et al.,
2008). Para clasificar la respuesta de resistencia de los patrones, se calculó el índice de
reproducción (IR%) definido como la reproducción del nematodo (huevos/ g de raíz) en un
patrón resistente respecto a la reproducción alcanzada en el control susceptible (Durinta), y
expresado en porcentaje. Las categorías en las que puede clasificarse la resistencia de una planta
en función de su IR% (Hadissoeganda y Sasser, 1982) pueden observarse en la Tabla 2.
Resultados
La media diaria de la temperatura del suelo en el invernadero de plástico desde el 15 de marzo
al 19 de julio 2007 osciló entre los 15,1ºC y los 28,5ºC (x = 23,6 º C). La incidencia de la
enfermedad en los patrones, medida como el número de plantas con agallas en las raíces, osciló
entre el 12.5% (una planta infectada) en el patrón MKT-410 hasta el 100% en los patrones
Brigeor, Beaufort y Maxifort. En los restantes patrones la incidencia osciló entre el 25% y el
62.5%. La severidad de la enfermedad, medida como el índice de agallas en los patrones y
cultivares resistentes fue menor a la obtenida en el control susceptible Durinta (Fig. 2a), aunque
los patrones Maxifort y Beaufort mostraron índices de agallas altos y moderadamente altos,
respectivamente (Fig. 2b y 2c). La cantidad de huevos por gramo de raíz en los patrones y
cultivares resistentes fue inferior a la alcanzada en el cultivar susceptible Durinta, a excepción
de los patrones Heman, Beaufort y Maxifort, donde el número de huevos/ g de raíz no difirió del
control susceptible (Gráfica 1). Por tanto, al final del ensayo se apreciaron diferencias en la
respuesta de resistencia entre los distintos patrones cuyos índices de resistencia oscilaron entre
el 1% (altamente resistente) y el 68% (susceptible) (Gráfica 2).
a b c Figura 2 (a) Raíz de una planta del cultivar susceptible Durinta severamente agallada
debido a la infección del nematodo Meloidogyne, en la que se observa como una gran parte
del tejido radical se hallaba muerto al final del experimento (flechas negras). (b) Sistema
radical del patrón Maxifort. (c) Sistema radical del patrón Beaufort. En el caso de Maxifort,
la planta presenta una infección masiva y gran profusión de agallas, mientras que en el caso
de Beaufort se observa menor nivel de agallas pero una gran abundancia de masas de
huevos en la totalidad del sistema radicular (puntos marrones).
Discusión
Los resultados de este experimento de campo mostraron notables diferencias entre los patrones
de tomate en cuanto a la incidencia y severidad de la enfermedad, así como en la reproducción
de M. javanica. Del conjunto de los diez patrones evaluados, siete mostraron altos niveles de
resistencia (IR ≤ 10%) (PG-76, Gladiator, MKT-410, Brigeor, 42851, 43965 y Big Power),
Heman presentó resistencia intermedia (10% < IR% < 50%) y Beaufort y Maxifort respondieron
como susceptibles (IR ≥ 50%). La susceptibilidad del patrón Beaufort a poblaciones de M.
arenaria y M. incognita ya había sido descrita por otros autores (Graf et al., 2001; López-Pérez
et al., 2006), pero no había referencias sobre la susceptibilidad del patrón Maxifort. Así pues,
estos dos patrones, definidos a nivel comercial como altamente resistentes a M. arenaria, M.
incognita y M. javanica (Marín, 2005), respondieron como susceptibles a M. javanica de
acuerdo con los criterios establecidos (IR ≥ 50%). Sin embargo, análisis previos mediante
marcadores moleculares confirmaron la presencia del gen Mi de resistencia en Beaufort y
Maxifort (Cortada et al., 2008). La discrepancia entre los resultados de los análisis moleculares
(resistencia) y los resultados de campo (susceptibilidad) podrían deberse a una mutación
espontánea en el gen de resistencia o a un proceso de silenciamiento génico causado por un
fenómeno de metilación (Seah et al., 2007; Liharska, 1998). Una investigación más exhaustiva
sería necesaria para poder determinar las causas de dicha susceptibilidad para poder así explicar,
la falta de resistencia a Meloidogyne de estos dos patrones tanto en ensayos en maceta (Cortada
et al., 2008) como en condiciones de campo.
La variabilidad en la respuesta de resistencia al nematodo observada en los patrones de
tomate, en este experimento y en estudios previos (Cortada et al., 2008; Verdejo-Lucas y
Sorribas, 2008) podría atribuirse en gran medida al trasfondo genético de los patrones ya que en
este experimento todos los patrones se expusieron únicamente a una misma población de M.
javanica. La reproducción del nematodo en una planta resistente es el resultado de la interacción
ente el genotipo de la planta y la población del nematodo, pero ésta interacción no se explica por
ninguno de los factores de forma individual (Jaquet et al., 2005). Si bien, la variabilidad en la
infectividad y la reproducción del nematodo en cultivares resistentes de tomate había sido
previamente documentada (Roberts y Thomason, 1989, Ornat et al., 2001, Jacquet et al., 2005),
las diferencias observadas en los patrones resistentes, que implicaban cambios en la respuesta de
resistente a susceptible, resultaron ser del todo inesperadas y difíciles de explicar en patrones
portadores del gen Mi de resistencia (Graf et al., 2001; López-Pérez et al., 2006, Cortada et al.,
2008). El papel de la población del nematodo no fue abordado en este estudio aunque también
podría haber influido en las diferencias observadas en la respuesta de resistencia de los patrones.
Los patrones Beaufort y Maxifort se comportaron como tolerantes al nematodo, es decir, el
nematodo se multiplicó en ellos (Gráfica 1) pero sufrieron menos daños en las raíces (menor IA)
que el control susceptible Durinta (Gráfica 2; Fig. 2).
Aunque el elevado vigor de los patrones pueda compensar las pérdidas de producción,
el uso de variedades no resistentes en la lucha contra nematodos plantea numerosos
inconvenientes a corto y a medio plazo para el agricultor. Por un lado, un incremento
progresivo, campaña tras campaña, de la población del nematodo que queda remanente en el
suelo puede resultar especialmente problemático cuando se intentan implantar sistemas de
rotación de cultivos que incluyan especies o variedades susceptibles al nematodo después del
cultivo de tomate (ej. rotación con calabacín). Este incremento continuado del inóculo
remanente en el suelo puede provocar un aumento de las poblaciones del nematodo por encima
del umbral de intervención, haciendo que la resistencia vegetal sea insuficiente para el control
del nematodo, y por lo tanto la necesidad de aplicar otros métodos de control, como por
ejemplo nematicidas, con el consiguiente encarecimiento de los costes de producción y de mano
de obra. Hay que mencionar que actualmente el número de productos químicos de síntesis para
el control de nematodos incluidos en el Anexo I de la nueva normativa europea sobre
comercialización de productos fitosanitarios es muy reducido. Por último, otro de los
interrogantes que plantea el uso de variedades no resistentes que presentan tolerancia al
nematodo es cómo la tolerancia puede influir el incremento progresivo y continuado del inóculo
en el suelo de cara a preservar la durabilidad de la resistencia de los patrones de tomate. Un
aumento del número de individuos sometidos de forma continua a presión de selección del gen
Mi de resistencia puede favorecer la reproducción de los individuos virulentos presentes en un
campo en detrimento de los no virulentos, y finalmente, provocar la selección de una población
virulenta que sobrepase la resistencia de los patrones de forma análoga a las resistencias que se
producen hacia ciertos antibióticos en seres humanos. La selección de poblaciones virulentas de
Meloidogyne spp ha sido observada en patrones resistentes de pimiento después de tan sólo dos
ciclos consecutivos de cultivo (Ros et al., 2004, 2006). Finalmente, señalar que la aparición de
poblaciones virulentas invalida totalmente el uso de la resistencia puesto que se trata de un
carácter genéticamente estable que perdura en el tiempo, transmitiéndose de generación en
generación.
Por lo tanto, la correcta gestión de la resistencia vegetal en los patrones de tomate no
sólo es necesaria para reducir los niveles poblacionales del nematodos y por lo tanto evitar
pérdidas económicas a corto plazo, sino también para garantizar a medio y largo plazo la
utilidad de un método de control que ha demostrado ser muy efectivo en la lucha contra
nematodos, barato, económico e inocuo para los seres humanos y el medio ambiente.
Referencias
Boletín Oficial de la Junta de Andalucía (BOJA) núm. 211. Orden del 10 de octubre del 2007.
Pág. 98.
Cortada L, Sorribas F J, Ornat C, Kaloshian I, Verdejo-Lucas S. (2008). Variability in infection
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Agradecimientos: Este trabajo fue parcialmente financiado por una subvención de la
Fundación Ramón Areces. La primera autora recibió una beca pre doctoral del Instituto
Nacional de Investigaciones Agrarias (INIA) para llevar a cabo esta investigación. Se agradece
a las empresas de semillas la amabilidad de proporcionar gratuitamente semillas de los patrones
de tomate para la realización de este trabajo. Así mismo, se agradece la asistencia técnica de O.
Simón, V. Barnés, y O. Jurado.
Tabla 1 Características de los patrones y de los cultivares de tomate evaluados frente a Meloidogyne
javanica en un invernadero de plástico durante un ciclo de cultivo.
Disponibilidad
Empresa
Resistencias1
PG76
Experimental
Gautier Seeds
AR2: TMV/ Fol:2 /For / Va/ Vd/ Pl/ Ma/ Mi/ Mj
Gladiator
Comercial
Rij Zwaan
AR: ToMV/ Fol 0,1/ For/ PI/ Va; MR: Mi
MKT-410
Experimental
Agriset Seeds
No disponible
Brigeor
Comercial
Gautier Seeds
AR: TMV/ Fol:2/ For/ V/ Ma/ Mi/ Mj
42851
Experimental
Syngenta Seeds
No disponible
43965
Experimental
Syngenta Seeds
No disponible
Big Power
Comercial
Rij Zwaan
AR: ToMV /Fol 0-1, For/ Pl; MR: Mi
He-man
Comercial
Syngenta Seeds
AR: ToMV/ Va/ Vd/ Fol: 1, 2/ For/ Ff/ Sbl; MR: Ma/ Mi/ Mj
Beaufort
Comercial
De Ruiter Seeds
AR: ToMV/ Fol:0,1/ For/ Pl/ Va/ Vd/ Ma/Mi/ Mj
Maxifort
Comercial
De Ruiter Seeds
AR:ToMV/ Fol:0,1/ For/ Pl/ Va/ Vd/ Ma/ Mi/ Mj
Caramba
Comercial
De Ruiter Seeds
AR: ToMV/ Ff:1-5/Fol:0,1/ Va/ Vd/ Ma/ Mi/ Mj
Monika
Comercial
Syngenta Seeds
AR: ToMV: 0-2/ Fol:1/ Va/ Vd; IR: Mi/ Ma/ Mj
Tyrmes
Comercial
Syngenta Seeds
AR: ToMV: 0-2/ Fol:1,2/ Va/ Vd; T: TYLCV
Durinta
Comercial
Western Seeds
AR: ToMV/ Fol:1-2/ Va/ Vd
Variedad
Patrones
Cultivares
1
Información obtenida directamente de los productores de semillas y de Marín (2005).
AR: Altamente resistente; IR: Moderadamente resistente; T: Tolerante
TMV: Tobacco Mosaic Virus; ToMV: Tomato Mosaic Virus; TYLCV: Tomato yellow leaf curl
virus; Ff: 1-5: Fulvia fulva races 1, 2, 3, 4, 5; Fol: 0-2: Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici
races 0, 1, and 2; For: Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici; Pl: Pyrenochaeta
lycopersici; Sbl: Stemphylium botryosum f. sp. lycopersici, Va: Verticillium albo-atrum; Vd:
Verticullium dahliae; Ss: Stemphylium solana; Si: Silvering; Cmm: Clavibacter pv.
michiganensis; Pst: Pseudomonas syringae pv tomato; Mi, Ma, Mj: Meloidogyne incognita, M.
arenaria, M. javanica.
2
Tabla 2 Clasificación de la respuesta de resistencia frente a Meloidogyne basada en el índice de
reproducción (IR%) del nematodos calculado como la reproducción del nematodo en una planta resistente
respecto a la reproducción en un control susceptible de referencia (Hadisoeganda y Sasser, 1982).
Categoría
Índice de reproducción (IR%)
Altamente resistente
IR<1%
Muy resistente
1%≤ IR< 10%
Resistencia intermedia
10% ≤ IR< 25%
Moderadamente resistente
25% ≤ IR< 50%
Susceptible
IR ≥ 50%
Gráfica 1 Reproducción (huevos por gramo de raíz) de Meloidogyne javanica en diez patrones de tomate,
dos cultivares resistentes y un cultivar susceptible después de un ciclo de cultivo en un invernadero con
cubierta de plástico infestado por el nematodo. Cada dato es la media de 8 plantas, excepto Durinta cuya
media está compuesta de 12 plantas.
Gráfica 2 Índice de reproducción (IR%) de Meloidogyne javanica en diez patrones de tomate, dos
cultivares resistentes y un cultivar susceptible después de un ciclo de cultivo en un invernadero con
cubierta de plástico infestado por el nematodo. Cada dato es la media de 8 plantas, excepto Durinta cuya
media está compuesta de 12 plantas. La línea roja indica el valor del IR > 50%, a partir del cual se
considera que una variedad de tomate es susceptible al nematodo.